МОСКВА, 11 июл – РИА Новости. Физики из России и Саудовской Аравии создали методику, позволяющую быстро и точно просчитывать то, как формируются различные неорганические и органические соединения серебра. Их выводы и свойства почти ста производных этого металла, чьи свойства были загадкой для ученых, раскрыты в журнале Inorganic Chemistry.
«
"Мы заменили классический метод просчета электронного уравнения Шредингера на его локальную версию, относительно недавно разработанную учеными из Института Макса Планка. Это позволило на порядок уменьшить необходимые вычислительные ресурсы и просчитать свойства больших молекул", — отмечает Юрий Миненков, физик из МФТИ в Долгопрудном.
Человечество познакомилось с серебром и начало добывать этот драгоценный металл еще до зарождения цивилизации. Еще со времен античности философы и врачи обнаружили, что его можно использовать не только для чеканки монет и украшений, но и для обеззараживания воды и множества других целей.
Сегодня серебро можно найти во всех отраслях промышленности, начиная с фильтров воды и катализаторов в выхлопной системе автомобилей и заканчивая электронными гаджетами, фотопленкой и фотохромными очками. За последние два столетия ученые создали несколько сотен полезных соединений серебра, широко применяемых практически повсеместно.
Несмотря на это, как пишут Миненков и его коллеги, ученые детально изучили то, как формируются и разлагаются лишь десять из этих веществ, тогда как свойства остальных производных благородного металла не изучались ни в ходе экспериментов, ни при помощи расчетов. У этого есть несколько причин.
«
"Определить теплоты некоторых реакций при помощи эксперимента невозможно. Например, при неполном сгорании графита всегда будет образовываться не только угарный газ, но и углекислота. Это значит, что даже измерив тепловой эффект реакции, мы не сможем описать процесс образования первого вещества", — рассказывает ученый.
Как передает пресс-служба МФТИ, российские ученые и их коллеги из Саудовской Аравии восполнили этот недостаток, увеличив число изученных соединений серебра в десять раз, используя относительно новые подходы для просчета поведения атомов и молекул на квантовом уровне.
В прошлом, добавление каждого нового электрона или атома в молекулу экспоненциально повышало сложность расчета, из-за чего физики могли использовать компьютер для предсказания поведения лишь самых простых веществ, содержавших не более дюжины атомов. Новые, более простые методики вычислений позволяют резко сократить аппетиты подобных моделей, незначительно снизив при этом точность вычислений.
Проверив работу этих уравнений на соединениях переходных металлов, Миненков и его команда использовали их для просчета того, как возникают и разлагаются самые малоизученные соединения серебра, других неорганических элементов и органических молекул.
Для этих расчетов ученые подобрали такие реакции, что характер формирования и распада всех их участников, кроме самих соединений серебра, был известным, а число связей не менялось. Это позволило еще сильнее ускорить расчеты и точнее вычислить свойства этих молекул.
Проверив результаты таких расчетах на десяти уже хорошо изученных производных благородного металла, ученые использовали эту методику для просчета термодинамических функций для 90 соединений серебра, данные по которым отсутствовали.
Эти значения, как отмечают российские исследователи, могут заинтересовать не только химиков-экспериментаторов, работающих с серебром и находящих новые применения для этого металла, но и для физиков, разрабатывающих новые методики квантовых расчетов.